Le transformateur - mines2010-26

Le transformateur
Fonctionnement :
Le transformateur permet de modifier la tension et le courant dans un circuit, avec ce
principe il est facile de transporté sur de grande distance le courant sans trop de perte
donc économiquement puisque plus de courant arrive à destination. Comment sa
fonctionne ? Une bobine à noyau d’air est alimentée par une source de tension. Le
courant magnétisant produit un flux total qui est dispersé autour de l’enroulement. Si on
installe une deuxième bobine le flux magnétique est capté par cette bobine et le
transforme en courant. Si les 2 bobines sont identique le courant garde la même intensité
sinon le rapport du nombre de couche des 2 bobines va donner l’intensité du courant a la
sortie. C’est sa un transformateur !
La bobine raccordé à la source est appelé primaire et l’autre est appelée secondaire. Il y a
une tension entre les bornes de la primaire et les 2 bornes de la secondaire mais il n’y
aucun lien entre la primaire et secondaire.
Si les bobines sont éloigné l’une de l’autre, le flux mutuel est faible par rapport au flux
total on dit alors que le couplage entre les bobines est faible. Il est possible d’obtenir un
meilleur couplage et une tension plus grande en rapprochant les deux enroulements.
Cependant, même si l’on colle le secondaire contre le primaire le flux mutuel demeure
faible par rapport au flux total. Lorsque le couplage est faible, la tension est petite. On
peut l’améliorer de beaucoup en bobinant le secondaire par-dessus le primaire (comme
réaliser lors du laboratoire). Le flux de fuite n’est plus qu’une petite fraction du flux total,
ce qui augmente la valeur de la tension induite.
Réf : livre électrotechnique quatrième édition de Théodore Wildi et Gilbert Sybille
Voici la photo du transformateur réalisé lors du laboratoire :
Enroulement primaire : 6 épaisseurs de fils
Enroulement secondaire : 3 épaisseurs de fils
Le transformateur peut-il fonctionner en courant continu :
Le transformateur ne peut pas fonctionner en courant continu. La raison est que si on
alimente le transformateur en courant continu il ne pourrait pas y avoir d’induction
magnétique, mais il y aurait tout de même un champ magnétique soutenu. Avec le
courant continue, le courant ne va que dans un sens alors il va y avoir un champ
magnétique mais pas d’induction magnétique. Avec le courant alternatif, les électrons
font un va et viens entre les pôles c’est ce qui cause l’induction magnétique et ce qui
permet au transformateur de fonctionné.
Le rapport du nombre de tour a-t-il un lien avec les résultats obtenus :
Oui tout à fait, lorsque l'enroulement du secondaire comporte un nombre de spires élevé
la tension secondaire est élevé et inversement faible lorsqu'il ne possède que peu de
spires. Si l'on connecte une charge électrique (une résistance par exemple) à
l'enroulement secondaire, on constate une chute de la résistance de l'enroulement
primaire. La puissance qu'il consomme correspond, à la puissance consommée par la
résistance du secondaire. II s'agit là déjà de " l'effet de transformation ". La raison de cet
effet est l'induction magnétique
Voici les données prise lors du laboratoire :
Avec un enroulement de 6 tours au primaire on a :
0.6 Volt avec la vis
0.06 Volt sans la vis
Avec un enroulement de 3 tours on a :
1.63 Volt avec la vis
0.2 Volt sans la vis
Réf : données obtenue d’une autre équipe (car notre expérimentation n’a pas fonctionnée
du au fait que notre soudure fut mal réalisé).
Malgré le fait que notre transformateur n’a pas fonctionné et que nous avons pris les
données d’une autre équipe nous pouvons constater que les donnés concordent plus ou
moins. Selon la théorie normalement avec une source d’alimentation de 12 volts en
courant alternatif sur la bobine primaire contenant 6 tours, nous devrions obtenir un
voltage de 6 volts sur l’enroulement secondaire de 3 tours.
Si nous inversons les rôles du primaire et du secondaire, si l’enroulement primaire
devient celui qui a 3 tours avec la source de courant 12 volts sur le secondaire qui a
maintenant 6 tours nous devrions avoir 24 volts.
Lorsque le transformateur comporte un noyau ferromagnétique cela l’améliore sous 2
aspects. Le fer accroît la résistance électrique de l'enroulement bobiné par rapport à la
tension alternative appliquée à cette dernière. Dans le cas d'une bobine à air le courant
augmente, à l'application d'une tension, de façon beaucoup plus rapide qu'avec une
bobine à noyau de fer ; cette dernière présente donc une résistance beaucoup plus élevée
à une variation de courant qu'une bobine à air.
Est-ce que notre transformateur peut être considéré comme
performant :
Suite aux observations lors du laboratoire, et les recherches réalisées sur le sujet, le
transformateur ne peut pas être considéré comme performant car il surchauffe.Nous
avons pus le constaté en laboratoire lorsque quelque équipe on fait fondre leur tube de
plastique a cause de la surchauffe. Le courant qui circule dans l’enroulement dégage de la
chaleur qui doit être limité pour ne pas endommager la structure du transformateur. Pour
que notre transformateur fonctionne nous aurions pus augmenter la valeur de l’impédance
(résistance à une fréquence donné). Donc pour se faire nous aurions pu augmenter le
nombre de tour de bobinage se qui crée une résistance et diminue la chaleur dans la
bobine du transformateur. Nous aurions pu aussi augmenter la masse du noyau (la vis) ou
changé le matériau pour un plus performant.